[发明专利]电压非线性电阻器陶瓷组成物和电压非线性电阻器元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种主要用于保护半导体元件或电子电路免受冲击或噪声影响的电压非线性电阻器陶瓷组成物、以及使用了该电压非线性电阻器陶瓷组成物的电压非线性电阻器元件。

背景技术

近年来，由半导体元件或LSI等组成的电子电路高性能化，在各种各样的用途、环境下进行使用。另一方面，这些半导体元件和电子电路在低电压下驱动的情况居多，当外加过大的电压时，有受到破坏的危险。尤其是，由于闪电等引起的异常冲击电压或者噪声、静电等，当该电压施加到半导体元件等上，导致其遭受破坏。这样的问题在使用于各种环境下的便携式设备中尤为显著。

为了应对这种状况，多数情况下，在半导体元件等上并联连接地设置保护用的元件。该保护用的元件在给上述半导体元件等加上正常的电压时其电阻很大，电流主要流过上述半导体元件等，该半导体元件正常工作。另一方面，当施加了过大的电压时，该保护用元件的电阻减小。因此，电流主要流过其保护元件，抑制过大电流流到该半导体元件。从而，抑制该半导体元件流过较大电流而遭到破坏。

这样的保护用元件的电流-电压特性需要具有非线性的特性。即，电阻随电压而改变，例如，具有在某电压以上其电阻值急剧减少的这种特性。就具有这样特性的元件而言，公知的有齐纳二极管和非线性电阻(电压非线性电阻器)。非线性电阻与齐纳二极管相比较，因为动作时没有极性、耐冲击性能较高、容易小型化，故特别优选使用。

非线性电阻采用由各种材料(电压非线性电阻陶瓷组成物)构成的电阻，特别是由以ZnO(氧化锌)为主要成分的烧结体所构成的非线性电阻，从其价格和非线性的大小来看，优选使用(例如，专利文献1和专利文献2)。图10示出了非线性电阻的电流-电压(对数)特性的一个例子。如果施加了大于击穿区域的电压，则电阻显著减少而电流增大。这里，将电流为1mA的电压(V1mA)称为非线性电阻电压，在该电压以上时，流过较大的电流。所以，将非线性电阻电压适当设定为高于半导体元件正常工作的电压(例如3V左右)，并且与该电压之差不大的电压。

在这样的电压非线性电阻器陶瓷组成物中，其主成分为ZnO，其中添加了Pr(稀土类元素)，Co、Al(IIIb族元素)，K(Ia族元素)，Cr、Ca、Si等，作为导致导电性或者电流-电压特性的非线性等的杂质。通过控制它们的浓度，改善非线性电阻的寿命(专利文献1)，并降低非线性电阻的制造偏差(专利文献2)。

这种非线性电阻，例如以并联连接到半导体元件的方式安装到设备(电路)上进行使用。这时，除非线性电阻的电阻外，例如其电容特性也对该电路特性造成影响。然而，当设备的温度变动很大的情况下，有时其电容特性变动也很大。因此，安装了这种非线性电阻的电路设计将变得困难。

专利文献1：特许第3493384号

专利文献2：特开第2002-246207号

发明内容

本发明就是鉴于这样的问题而研制的，其目的在于提供解决上述问题的发明。

本发明为了解决上述问题，采用了下面所揭示的结构。本发明第一方面的电压非线性电阻器陶瓷组成物，其特征在于，主要成分为氧化锌，还含有0.05～5原子％的Pr、0.1～20原子％的Co、0.01～5原子％的Ca、以及0.0005～0.05原子％的Cu。

本发明第二方面的电压非线性电阻器陶瓷组成物，其特征在于，其主要成分为氧化锌，还含有0.05～5原子％的Pr、0.1～20原子％的Co、0.01～5原子％的Ca、以及0.0005～0.05原子％的Ni。

较理想的是，本发明的电压非线性电阻器陶瓷组成物，其特征在于，其主要成分为氧化锌，还含有0.05～5原子％的Pr、0.1～20原子％的Co、0.01～5原子％的Ca，还包含Cu和Ni总计为0.0005～0.1原子％的Cu和Ni。

较理想的是，本发明的电压非线性电阻陶瓷组成物，其特征在于，进一步含有0.001～1原子％的K、0.001～0.5原子％的Al、0.01～1原子％的Cr、以及0.001～0.5原子％的Si。

本发明的电压非线性电阻器元件，其特征在于，具有所述电压非线性电阻器陶瓷组成物。

较理想的是，本发明的电压非线性电阻器元件，其特征在于，具有由所述电压非线性电阻器陶瓷组成物构成的烧结体、和连接在该烧结体上的多个电极。